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“自提问题，三元融合”全过程教学模式探索

2024-12-24 82 上传者：管理员

摘要：针对冶金材料工科学生出现的前沿交叉知识学习内驱力激发难，与冶金材料专业知识联系不够，自主创新能力培养效果难达到“新工科”要求等问题，以金属凝固及连铸、大数据处理与挖掘课程等学科交叉类与技术前沿类课程教学为切入点，从学生发展与国家需求角度出发，基于OBE理念与多年教学积累，构建“自提问题，三元融合”的全过程教学模式。基于学生自提问题，依托思政强化、线上线下与实践分析三方面深度融合，并由此通过以提出问题、分析问题、分享问题为主线的全过程教学助力“新工科”创新人才的培养。课程学生匿名满意度为98.32%，尤其是在学习兴趣、知识架构、自主探究学习等方面凸显。

关键词：
三元融合
全过程教学模式
创新人才
新工科
自提问题
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推进中国式现代化对工科专业学生的要求越来越高,“新工科”背景下创新人才的培养成为改革方向[1-3],材料制造工科类的大数据处理与挖掘课程正是在“新工科”大背景下开设的｡大数据处理与挖掘是冶金工程､材料成型及控制工程等工科类专业的一门专业基础课(学科交叉类),其与大数据类专业所开设的同类课程有所不同｡该课程通过讲解与讨论,使学生了解与掌握大数据背景下处理冶金材料问题的新理论与新方法,提高分析复杂问题的能力,为将来在冶金材料及其智能制造等相关领域展开进一步的学习､科研及工作打下良好的基础,并激发爱国情怀与奋斗创新意文章编号:1007-0958(2024)( 06)-007-04 识｡研究团队多年从事工科类专业基础课､专业课等的教学,在教学过程中注重拔尖创新人才培养与交叉知识应用｡

金属凝固及连铸通过系统讲授金属凝固的基本理论和连续铸钢技术,使学生掌握金属凝固热力学､动力学､凝固过程三传现象(动量､热量和质量)､单相､多相合金和钢的凝固特点､钢的连铸工艺及控制;能够基于实际铸坯复杂的铸坯质量问题,展开对应的理论与技术分析,培养解决复杂工程问题的能力｡课程涉及越来越多的前沿知识并重点瞄准工程复杂能力的提高｡针对“新工科”培养目标,发现大数据处理与挖掘､金属凝固及连铸等冶金材料类学科交叉类与技术前沿类课程在教学过程中也愈加凸显出相关痛点问题:前沿交叉知识学习内驱力激发难,由于课程瞄准前沿与跨学科,不同学生知识基础不一样,学时也相对较少,部分学生学习信心不足,学习内驱力激发难;与冶金材料专业知识联系不够,交叉课程主要内容为大数据方面的新知识,与材料制造过程也处于不断融合的过程中,学生在学习时易出现与冶金材料专业知识联系不够的问题;学生自主创新能力培养效果难达到国家新工科要求, 课程面向国家新工科人才培养,需要重点培养自主创新能力,由于工科专业偏工程实践,成熟经典知识点相对较多,学生反映在很多课程学习之后出现遗忘快､收获少､启发小等现象,学习中也存在部分自主创新能力培养效果难以达到“新工科” 要求的问题,探索行之有效的教学模式势在必行｡

一、教学模式与方法构建

瞄准以学生发展为中心的创新目标,基于 OBE目标导向教育理念,提出并实施金属凝固及连铸､大数据处理与挖掘等课程教学“自提问题, 三元融合”——“新工科”创新人才培养全过程教学模式｡该教学模式内涵:基于学生自提问题, 依托思政强化､线上线下与实践分析等三个方面的深度融合,并由此通过以提出问题､分析问题､分享问题为主线的全过程教学助力“新工科”拔尖创新人才的培养｡

前述教学痛点问题在全过程教学模式中各自对应的主要教学解决方案如表1所示,每个痛点问题重点通过2~4个主要方案解决｡

(一)学生自提问题根据提问方的不同,课堂教学中的问题可分为“教师所提问题”与“学生自提问题”｡“学生自提问题”是指要求学生在完成某一阶段学习内容之后,经过独立思考提出一个至少与学习内容相关的问题｡“学生自提问题”不能是老师或课件资料里所提的问题,也不是简单的知识性问题(如答案不能用网络搜索简单获得),要求学生尽可能回答所提问题或给出一个可能性的答案｡“学生自提问题” 是全过程教学模式的主线,也是主讲教师团队瞄准工科拔尖创新人才培养,基于近十年的教学积累及相关理论学说而提出的｡

研究团队基于不同理论学说(创新发生理论[4-5]与心理学理论[6-8])的工科探究型教学模式授课重点图谱[9],将前人理论分析成果与“新工科”教学目标的匹配,发现“学生自提问题”是可以贯穿多个授课重点的一个关键｡因此,2017年､ 2018年､2019年连续三年将学生自提问题式探究型教学模式应用于专业课程金属凝固及连铸教学｡三个年度中学生自提问题方式可以分别概括为鼓励学生提问､强化学生提问与要求学生提问｡课程教学效果评价主要由学生评教打分与评语两部分构成｡

学生对课程的评价通过网上匿名独立完成｡ 2017年度与2018年度在分别实施“鼓励学生提问” 与“强化学生提问”两种模式后,学生对教学效果是比较认可的(分别为94.47%与94.18%),相比于之前同类课程常规教学模式效果更好｡但是, 在2019年度实施“要求学生提问”模式后,学生对教学效果的认可度下降(88.11%,下降6.6% )｡可见,2017年､2018年度学生普遍比较认可新的探究型教学方式;随着严格要求每位学生每次都需提问,2019年度少数学生开始发现学习难度增加｡以上真实反映了学生对新教学模式的感受及其存在的不足,故研究团队完善了学生自提问题式探究型教学模式,即需要平衡把握主动提问与被动提问､知识性作业与发散性作业､知识结构与重点内容､确定性答案与开发性答案､授课进度与学生接受效率等五个方面的关系[10]｡

表1 痛点问题对应的主要教学解决方案

(二)三元融合

研究团队于2020年秋季在学院开始讲授学科交叉类课程大数据处理与挖掘,采用的主要教学模式即为学生自提问题式探究型教学模式｡2020 年度讲授过程中受到了大多数学生认可(学生匿名评教五个指标分布中非常满意､满意比例为 84.74%)｡由于课程讲授内容不仅涉及大数据方面的新学科知识,又需要与原本专业融合,有些学生表现出学习内驱力不够､与之前专业学习结合难等问题｡针对这些问题,拓展与深化学生自提问题式教学模式,提出思政强化､线上线下､实践分析三者相互融合的教学方法(即三元融合)｡

思政强化是指重点结合国家发展和产业前沿, 通过讲授与讨论相结合等方式,从每个课程知识点全过程环节强化思政元素的融入｡线上线下是指充分利用多层次线下资源(如专业书､重点学术论文)与多角度线上资源(雨课堂､重庆大学课程思政案例中心､国家精品在线开放课程､学习强国)增强前沿交叉课程与经典专业课程的联系,提高学生学习效率｡实践分析是指将从产业技术难点与学生自提问题两个方面提炼大数据挖掘方面的大作业问题,并通过学生分析问题及分享问题达到锻炼解决实际问题､增强信心与自主创新能力等目标｡

通过以上改进与实践,学生2021年度对该课程的满意度上升为98.32%｡同时,促进了教学团队总结提炼出对应的教学成果,即“自提问题,三元融合”——新工科创新人才培养全过程教学模式｡

二、教学实践

(一)教学手段

为了满足学生学习该课程的教学需要及教学模式实施,大数据处理与挖掘等课程在教学手段方面重点采用线上线下相结合的混合式教学｡

首先,搭建多层次线下资源,重点从专业资料与大数据技术前沿资料两个方面进行整合,资源类型包括专业书､重点学术论文等不同层次类型｡

其次,搭建多角度线上资源,重点利用“雨课堂”“重庆大学课程思政案例中心”“中国大学 MOOC”“学习强国APP中大数据方面的慕课与视频资源,以及思政新闻”等平台资源并结合编程语言应用网上交流网站,满足不同基础学生了解学习大数据技术的不同需求,从而多角度提高学习效果｡教学活动基于线上线下资源,按照任务发布､线上学习､组织课堂､分析反馈､提升改进等五个步骤循环组织实施,并且以“学生自提问题” 贯穿全过程｡

(二)教学评价

为了保证学生学习效果,更好实施教学模式, 大数据处理与挖掘课程提高平时成绩比例,即按照平时成绩占50%,期末考试成绩占50%的方式考核｡平时成绩含学习表现(占20% )､作业( 占 30%)｡其中,学习表现分为出勤(10%)､课堂表现( 5%)､线上学习情况(5%);作业分为学生自提问题情况､分析问题情况､分享问题情况,各占 10%｡

分析与分享两个环节的对象包括学生自提问题与产业前沿实践问题两个方面,学生自提问题､分享问题情况将采取学生匿名互评与老师评分相结合的方式(比重各占一半)｡问题评判标准主要为是否有助于理解课程知识结构,是否有助于学生自主思考,是否有助于实际问题解决三个方面｡通过学生参与问题评价来促进学生提出好问题并展开相互学习｡另外,期末考试题目内容也可能参考学生自提问题情况进行调整｡

(三)教学效果

教学效果评价主要通过实施“自提问题,三元融合”——新工科创新人才培养全过程教学模式,学科交叉类课程大数据处理与挖掘2021年学生匿名评教分值为96.19,学校督导专家评分为 98｡满意学生所占比例平均数为98.32%｡评价方面包含五个分项,分别为开课时明确告知课程目标､教学要求和考核方法,教学内容与资源丰富, 重点突出;讲授清楚､生动､注重互动,通过案例､讨论､问题探究等教学形式,使知识易于理解和掌握,激发学习兴趣,引导自主学习;对学习提出严格要求,对课堂有效管理,认真处理学习和作业中的问题,鼓励并帮助学生学习;通过考试､小论文､报告､作业等多种形式进行课程考核,提升学生学习能力,评分公平;通过课程学习,能比较系统地理解､掌握课程的知识架构, 运用所学知识去分析､解决有关问题,学习收获大｡五个分项中增加比例相对较高的分别为第(2) (4)( 5)项,分别增加14.2%､16.9%､15.1%｡通过各项对应重点可以发现,在教学改进之后,学生在学习兴趣､自主探究学习､学习能力､知识架构､解决问题､学习收获等方面相对很满意, 在知识结构与创新能力培养等方面得到了学生的高度认可｡

基于全过程教学模式的相关课程及主讲教师被列为重庆大学思政示范课程及思政教学名师(2022年),并入选重庆市“课程思政”示范课程及教学团队(2023年)｡这既是对课程及教学方法的认可,也有利于“自提问题,三元融合”——新工科创新人才培养全过程教学模式的实践推广｡

参考文献:

[1]孙伟,冯晓东,罗迪.全球化视域下新工科人才培养的目标与路径[J].教育探索,2021(1):48-51.

[2]肖荣辉,王爱景,孔佩伊.新工科建设背景下“三创”教育体系构建与实施[J],教育探索,2019(2):69-73.

[3]郭晶,毛继泽.建设工程教育强国目标下的新工科人才培养——评《面向未来的新工科建设——新理念,新模式,新突破》[J].中国教育学刊,2023(8):148.

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[6]曾国屏,高亮华,刘立,等.当代自然辩证法教程[M].北京: 清华大学出版社,2005:179-196.

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[9]侯自兵,文光华,唐萍,等.工科高年级研究型教学模式[J], 中国冶金教育,2016(2):7-9.

[10]侯自兵.学生自提问题式研究型教学模式[J],中国冶金教育,2020(5):50-52.